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1、名目第一章 绪论11.1 概述11.2 过程掌握系统介绍11.2.1 过程掌握的根本概念11.2.2 过程掌握的任务及要求11.2.3 过程掌握系统的特点21.2.4 过程掌握系统的组成31.3 储液罐温度掌握系统的总体设计方案3其次章 系统硬件的设计42.1 I/O 设备的选用42.2 I/O 点安排52.3 硬件连接及板卡的设置6第三章 系统软件的设计73.1 软件的介绍73.2 掌握系统的组态设计7第四章 调试结果及分析174.1 调整器参数的整定方法17第五章 心得体会19参考文献20 过程掌握设计报告第一章 绪论1.1 概述在寻常的学习过程中，对于被控对象掌握系统的数学模型、传感器检
2、测过程、PLC 掌握算法编程过程、掌握信号输出及执行器操纵掌握被控变量的实时过程等方面学问可能会感到很抽象而难以理解把握，或者一知半解。而且把握的理论学问也只是纸上谈兵，到底，理论与实践相差的距离很大。因此，我们应当将所学的理论学问很好的应用于实际中去，这样才能真正把握其实质。本次课程设计的利用组态王设计储液罐的温度掌握系统就是从实践这方面动身， 应用现有设备，实现一个属于我们自己的温度掌握系统的设计。1.2 过程掌握系统介绍1.2.1 过程掌握的根本概念过程掌握是生产过程自动掌握的简称，是自动化技术的一个重要组成局部， 是在工业系统中，为了掌握过程的输出，利用统计或工程上的方法处理过程的构造
3、、运作方式或其演算方式。处理过程掌握的系统可称为过程掌握系统。过程掌握通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按肯定周期与程序进展的生产过程自动掌握。在现代工业生产过程中，过程掌握技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、改善劳动条件、保护生态环境等方面起着越来越大的作用。1.2.2 过程掌握的任务及要求工业自动化涉及的范围极广，过程掌握是其中最重要的一个分支。它主要针对所谓六大参数，即温度、压力、流量、液位或物位、成分和物性等参数的掌握问题。它能掩盖很多工业部门，诸如石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织等等，因而，过程掌握在国民经济中占有极其重
4、要的地位。第 3 页 共 21 页工业生产对过程掌握的要求是多方面的，最终可以归纳为三项要求，即安全性、经济性和稳定性。安全性是指在整个生产过程中，确保人生和设备的安全，这是最重要的也是最根本的要求。通常承受参数越限报警、事故报警和连锁保护等措施加以保证。现在由于工业企业高度连续化和大型化的特点，提出了在线故障推测和诊断，设计容错掌握系统等来进一步提高运行的安全性。经济性，指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产本钱低而效率高。最终一项稳定性的要求是指系统具有抑制外部干扰，保护生产过程长期稳定运行的力量。由于，工业生产环境不是固定不变的，它们会或多或少地影响稳定生产。
5、过程掌握的任务就是在了解、把握工艺流程和生产过程的静态和动态特性的根底上，依据上述三项要求，应用理论对掌握系统进展分析和综合，最终实行适宜的技术手段加以实现。可以说，过程掌握是掌握理论、工艺学问、计算机技术和仪器仪表等学问相结合而构成的一门应用科学。2在争论探究的实践中，可能形成一门更适合工业过程掌握特点的的掌握理论，从而使过程掌握快速提高到一个的水平，这不是没有道理的。1.2.3 过程掌握系统的特点过程掌握系统与其他自动掌握系统相比，有如下几个特点：(1). 生产过程的连续性在过程掌握系统中，大多数被控过程都是以长期的或间歇形式运行，在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。(2).
6、被控过程的简单性过程掌握涉及范围广：石化过程的精馏塔、反响器；热工过程的换热器、锅炉等。被控对象较简单：动态特性多为大惯性，大滞后形式，且具有非线性、分布参数和时变特性。(3). 掌握方案的多样性被控过程对象特性各异，工艺条件及要求不同， 过程掌握系统的掌握方案格外丰富。包括：常规 PID 掌握、改进 PID 掌握、串级掌握、前馈-反响掌握、解耦掌握；为满足特定要求而开发的比值掌握、均匀掌握、选择性掌握、推断掌握；型掌握系统，如模糊掌握、推测掌握、最优掌握等。1.2.4 过程掌握系统的组成一个过程掌握系统一般由两局部组成。需要掌握的工艺设备或机器(被控过程) + 自动掌握装置反响器、精馏塔、换
7、热器、压力罐掌握器、执行器、测量元件及变送器储槽、加热炉、压缩机、泵、冷却塔1.3 储液罐温度掌握系统的总体设计方案该储液罐内存放着热塑性酚醛树脂，该系列酚醛树脂的软化点为 90以上，依据工艺要求，需掌握其温度在 9095范围内，温度过高则造成铺张能源且造成物料变性，过低则结块不能用泵打出，故其设计温度范围为922。储液罐利用夹套蒸汽加热，利用热电偶温度变送器测温，并设凹凸温度报警， 高于 95和低于 90时报警。并设置液位检测装置，过低低于 10%和过高高于 80%是报警。过低时关闭出料阀，并翻开进料泵；液位过高时关闭进料泵，开启出料泵。系统的组成方框图如图 1 所示。温度变送器储液位变送器
8、PCLD-880压力变送器液蒸汽调整阀PCL-812PG罐工控机进料泵PCL-785电磁泵图 1系统组成方框图过程掌握设计报告其次章 系统硬件的设计2.1 I/O 设备的选用此系统有 4 路模拟量输入，1 路模拟量输出，6 路开关量输出。I/O 接口设备选用研华 PCL-812PG 作为 I/O 接口设备。PCL-812PG 是一款多功能模拟量和数字量 I/O 卡，它供给了五种 PC/AT 及其兼容系统最常用的测量和掌握功能：A/D 转换、D/A 转换、数字量输入、数字量输出和计数器/定时器。此半长卡上整齐地排列了 16 路 12 位模拟量输入通道、2 路 12 位模拟量输出通道、图 2 PC
9、LD-812PG 外形图DO 通道选用 16 路继电器输出端板子 PCLD-785，该端子板输出出点负载为DC30V/1A、AC120V/0.5A，满足水泵和电磁阀门的共同需要。 AI 通道可选用16 路数字量输入通道、 16 路数字量输出通道和一个可编程计数器 /定时器。PCL-812PG 外形图如图 2 所示。PCLD-880 端子板。二者外形分别如图 3、图 4 所示第 4 页 共 21 页 过程掌握设计报告图 3AI 通道接线端子板 PCLD-880 外形图图 4 继电器输出端子板 PCLD-785 外形图2.2 I/O 点安排系统有三个模拟量输入信号T1、L1、P1，1 路模拟量输出
10、 TO，6 路开关量输出。液位开关输出为LL、LH；压力开关输出为PL、PH；温度开关输出为TL、TH。整个系统的 I/O 安排表如以下图所示。第 10 页 共 21 页对象接线端子板对象接线端子板储液罐温度TL温度变送器输出：W1PCLD-880： ADS0蒸汽调TL节阀PCLD785： DO0储液罐液位LL液位变送器输出：V1PCLD-880： ADS2蒸汽调TH节阀PCLD785： DO1储液罐压力PL压力变送器输出：U1PCLD-880： ADS3进料泵LLPCLD785： DO2进料泵LHPCLD785： DO3AO 输出对象接线端子板蒸汽调整阀FVPCLD-880：DA0AI 输入
11、DO 输出2.3 硬件连接及板卡的设置（1） 进展研华 PCL-812PG 的设置和测试，相关设置如下。开关和跳线的设置。面板上有一个 DIP 开关，这个开关是用来选择设置PCL-812PG 在计算机上的基地址；JP100 是用来设置单极性或者双极性输入模式。I/O 地址的选择。大多数的外设和接口卡都是通过计算机的 I/O 口来掌握的，它们各自都有一个独立的 I/O 存储空间以免相互之间发生地址冲突。（2） 用 37 芯 D 型插头连接 PCL-812PG 和 PCLD-880 接线端子板，用 20 芯扁平电缆连接 PCL-812PG 和 PCLD-785 接线端子板。第三章 系统软件的设计3
12、.1 软件的介绍组态王开发监控系统软件，是型的工业自动掌握系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为掌握层、监控层、治理层三个层次构造。其中监控层对下连接掌握层，对上连接治理层，它不但实现对现场的实时监测与掌握，且在自动掌握系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题： 画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，承受组态王对监控系统进展设计。组态软件也为试验者供给了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用 Windows 的图形编辑
13、功能，便利地构成监控画面，并以动画方式显示掌握设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等， 可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和敏捷的组态方式、数据链接功能。3.2 掌握系统的组态设计（1） 工程的建立进入组态王环境，建一个“储液罐温度掌握系统”的工程（2） 设备的定义在组态王工程治理器中，双击已建立的“储液罐温度掌握系统”，启动组态王的工程扫瞄器。在工程扫瞄器的名目显示区，用鼠标左键大纲项设备下的成员板卡，选择相应的板卡并进展设置。图为组态王工程扫瞄器图为“设备向导”列表对话框（3） 变量的定义此系统需定义 3 个模拟量输入变量和 1 个模拟量输出变量，以便组态王能够与 PCL-
14、812PG 输入输出板卡通信并进展数据交换。单击“数据库”大纲项下面的“数据字典”成员名，在名目内容显示区中双击“建”图标进展设置。图为变量定义上图为定义的全部变量（4） 储液罐温度掌握画面的设计、编辑和动画连接在工程扫瞄器的工程名目显示区中单击“文件”大纲项下面的“画面”成员名，然后在名目内容显示区中双击“建”图标，消灭“画面”对话框。然后进展设置及画面的设计、编辑和动画连接。主页面的设计如以下图所示动画连接的操作如下所示图为系统启动按钮连接命令语言图为指示灯的动画连接（5） 使用 PID 控件进展温度的掌握该储液罐用蒸汽作为加热介质，蒸汽调整阀作为温度调整手段。温度设定为 92，承受组态王
15、内置的 PID 模块进展温度掌握，高于设定值时阀门关小， 低于设定值时阀门开大。温度高于 95和低于 90时报警。设置 PID 控件的过程如以下图所示。PID 控件总体属性选项设定如以下图（6） 命令语言和简洁掌握程序的编写利用命令语言编写掌握程序，进展泵的掌握，使储液罐液位保持在肯定范围内。物料液位过高时报警，停顿进料泵。高于 95和低于 50时报警。在“应用程序命令语言”对话框中，单击“运行时”页面，将循环执行时间设定为“100 毫秒”，然后在命令语言输入框中输入如下命令语言：if(系统启动=1) if(储液罐液位80)进料泵运行=0;else进料泵运行=0;（7） 报警窗口利用组态王对“
16、变量定义”对话框中的“报警定义”有效的数据变量进展监控，即对储液罐温度进展监控。建温度掌握系统的报警画面如下图对报警窗口的属性进展设置如以下图（8） 报表输出报表数据是生产过程中不行缺少的一局部，它能够实时反映诞生产过程的实时状况，也能反映出长期的生产状况，使得治理人员可以通过对报表的分析， 更好地对生产进展优化。利用组态王的内嵌式报表系统，可以依据用户自己的要求设计报表，并规定时间、条件打印输出报表，组态和使用都很便利。本系统所承受的报表如下图报表命令语言的编写如下所示if($时=0 &$分=0 &$秒=0)温度 0=储液罐温度;if($时=1 &$分=0 &$秒=0)温度 1=储液罐温度;
17、if($时=2 &$分=0 &$秒=0)温度 2=储液罐温度;if($时=3 &$分=0 &$秒=0)温度 3=储液罐温度;if($时=4 &$分=0 &$秒=0)温度 4=储液罐温度;if($时=5 &$分=0 &$秒=0)温度 5=储液罐温度;if($时=6 &$分=0 &$秒=0)温度 6=储液罐温度;if($时=7 &$分=0 &$秒=0)温度 7=储液罐温度;if($时=8 &$分=0 &$秒=0)温度 8=储液罐温度;if($时=9 &$分=0 &$秒=0)温度 9=储液罐温度;if($时=10 &$分=0 &$秒=0)温度 10=储液罐温度;if($时=11 &$分=0 &$秒=
18、0)温度 11=储液罐温度;if($时=12 &$分=0 &$秒=0)温度 12=储液罐温度;if($时=13 &$分=0 &$秒=0)温度 13=储液罐温度;if($时=14 &$分=0 &$秒=0)温度 14=储液罐温度;if($时=15 &$分=0 &$秒=0)温度 15=储液罐温度;if($时=16 &$分=0 &$秒=0)温度 16=储液罐温度;if($时=17 &$分=0 &$秒=0)温度 17=储液罐温度;if($时=18 &$分=0 &$秒=0)温度 18=储液罐温度;if($时=19 &$分=0 &$秒=0)温度 19=储液罐温度;if($时=20 &$分=0 &$秒=0)温
19、度 20=储液罐温度;if($时=21 &$分=0 &$秒=0)温度 21=储液罐温度;if($时=22 &$分=0 &$秒=0)温度 22=储液罐温度;if($时=23 &$分=0 &$秒=0)/*预备打印*/温度 23=储液罐温度;已经打印=0;if($时=23 &$分=0 &$秒=1)/*进展打印，并避开重复打印*/ if (已经打印=0) ReportPrint2(“ 报表 1“);已经打印=1;第四章 调试结果及分析4.1 调整器参数的整定方法调整器参数的整定一般有两种方法：一种是理论设计法，即依据广义对象的数学模型和性能要求，用根轨迹法或频率法来确定调整器的相关参数，另一种方法是工
20、程试验法，通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，然后查照阅历表，求得调整器的相关参数。工程试验整定法有以下四种1：阅历法假设将掌握系统液位、流量、温度和压力等参数来分类，则属于同一类别的系统，其对象往往比较接近，所以无论是掌握器形式还是所整定的参数均可相互参考。表 4-1 为阅历法整定参数的参考数据，在此根底上，对调整器的参数11作进一步修正。假设需加微分作用，微分时间常数按 TD=( 3 4 )TI 计算。表 4-1 阅历法整定参数系统参数温度(%)2060TI(min)310TD(min)0.53流量401000.11压力30700.43液位20802临界比例度法这种整定方法是在闭环状况下
21、进展的。设 TI=，TD=0，使调整器工作在纯比例状况下，将比例度由大渐渐变小，使系统的输出响应呈现等幅振荡， 如图 2-12 所示图 4-1 具有周期 TS 的等幅振荡依据临界比例度 S 和振荡周期 TS，按表 4-2 所列的阅历算式，求取调整器的参考参数数值，这种整定方法是以得到 4：1 衰减为目标。表 4-2临界比例度法整定调整器参数调整器参数 STi(S)Td(S)调整器名称P2 SPI2.2 STS/1.2PID1.6 S0.5TS0.125TS临界比例度法的优点是应用简洁便利，但此法有肯定限制。从工艺上看， 允许受控变量能承受等幅振荡的波动，其次是受控对象应是二阶和二阶以上或具有纯
22、滞后的一阶以上环节，否则在比例掌握下，系统是不会消灭等幅振荡的。在求取等幅振荡曲线时，应特别留意掌握阀消灭开、关的极端状态。3阻尼振荡法衰减曲线法在闭环系统中，先把调整器设置为纯比例作用，然后把比例度由大渐渐减小，加阶跃扰动观看输出响应的衰减过程，直至消灭图 4-2 所示的 4：1 衰减过程为止。这时的比例度称为 4：1 衰减比例度，用 S 表示之。相邻两波峰间的距离称为 4：1 衰减周期 TS。依据 S 和 TS，运用表 4-3 所示的阅历公式，就可计算出调整器预整定的参数值。图 4-24：1 衰减曲线法图形第五章 心得体会不知不觉为时一周的课程设计已经完毕了，时间虽短，但意义深远。通过本次
23、课程设计使我对过程掌握系统的组成有了更深一步的了解，知道了将所学理论学问综合利用并与实践严密结合的重要性；把握系统设计的方法和步骤；培育了我的动手调试系统及编制总结报告的力量；同时也培育了我们团队协作的精神。课程设计不仅可以检验我们对这门课程的学习状况，最重要的是它供给了一次把理论学问应用于实践的时机，实践中培育了我们觉察问题并解决问题的力量，让我们深切体会到从书本上所学学问的用处之大。我想，这次的经受将会对我们以后的学习和工作带来很大的帮助，受益匪浅。在设计中遇到了很多问题，最终在教师的指导下，最终游逆而解。在今后社会的进展和学习实践过程中，肯定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩， 肯定要不厌其烦的觉察问题所在，然后一一进展解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永久不行能收获成功，收获喜悦，也永久不行能得到社会及他人对你的认可。参考文献1高志宏，过程掌握与自动化仪表,杭州：浙江大学出版社，2023.8 2吕勇哉，工业过程模型化及计算机掌握，化学工业出版社，1996 3宋建成, PLC 掌握和应用,科学出版社.2023 年4 何衍庆，蒋慰孙，俞金寿.工业生产过程掌握.北京：化学工业出版社， 2023.25 邵裕森，戴先中.过程掌握工程.北京：机械工业出版社，2023.5